JPS6351412B2 - - Google Patents
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- JPS6351412B2 JPS6351412B2 JP55076493A JP7649380A JPS6351412B2 JP S6351412 B2 JPS6351412 B2 JP S6351412B2 JP 55076493 A JP55076493 A JP 55076493A JP 7649380 A JP7649380 A JP 7649380A JP S6351412 B2 JPS6351412 B2 JP S6351412B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
- Dc Digital Transmission (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はデイジタルフイルタに関するものであ
り、さらに詳しくは蓄積装置からサンプル値の各
ビツトに対応するベクトルを用いて、順次に数表
出力を読み出し、それらの値を累算することによ
つてフイルタ出力を得るデイジタルフイルタに関
するものである。
り、さらに詳しくは蓄積装置からサンプル値の各
ビツトに対応するベクトルを用いて、順次に数表
出力を読み出し、それらの値を累算することによ
つてフイルタ出力を得るデイジタルフイルタに関
するものである。
理論によれば、一般にデイジタルフイルタにお
いては、連続信号x(t)をT(秒)間隔で標本化
(サンプリング)して得られる離散信号(サンプ
ル値)x(nT)を入力系列とするとき、出力系列
y(nT)は、 y(nT)K =K=0 Σakx{(n−k)T} +L 〓l=1 bly{(n−l)T} ………(1) なる定係数線形差分方程式から求められ、やはり
サンプル値である。式(1)は少なくとも1つのblが
零でないときには巡回形デイジタルフイルタを表
わし、すべてのblが零のときには非巡回形デイジ
タルフイルタを表わす。試(1)を便宜的に yo=K 〓K=0 akxo-k+L 〓l=0 blyo-l ………(2) と表記する。ただし、xo-k△ =x{(n−k)T}
(k=0、1、…、K)、yo-l△ =y{(n−l)T}
(l=0、1、…、L)と定義する。
いては、連続信号x(t)をT(秒)間隔で標本化
(サンプリング)して得られる離散信号(サンプ
ル値)x(nT)を入力系列とするとき、出力系列
y(nT)は、 y(nT)K =K=0 Σakx{(n−k)T} +L 〓l=1 bly{(n−l)T} ………(1) なる定係数線形差分方程式から求められ、やはり
サンプル値である。式(1)は少なくとも1つのblが
零でないときには巡回形デイジタルフイルタを表
わし、すべてのblが零のときには非巡回形デイジ
タルフイルタを表わす。試(1)を便宜的に yo=K 〓K=0 akxo-k+L 〓l=0 blyo-l ………(2) と表記する。ただし、xo-k△ =x{(n−k)T}
(k=0、1、…、K)、yo-l△ =y{(n−l)T}
(l=0、1、…、L)と定義する。
さらに式(2)は形式的に
Y=N-1
〓i=0
αiZi ………(3)
で表わされる。ただし、Y=yoを、αiはak又はbl
を、Ziはxo-k又はYo-lをそれぞれ表わす。
を、Ziはxo-k又はYo-lをそれぞれ表わす。
式(3)の表式そのままでは1つのサンプリング時
点でのフイルタ出力Yを求めるにはN回の乗算と
(N−1)回の加算を行なわなければならない。
デイジタル的に扱う場合には、これらの乗算およ
び加算は2進数の演算であるから出力Yを求める
のに時間がかかり、回路構成も乗算器を用意しな
ければならないので非常に複雑になる。
点でのフイルタ出力Yを求めるにはN回の乗算と
(N−1)回の加算を行なわなければならない。
デイジタル的に扱う場合には、これらの乗算およ
び加算は2進数の演算であるから出力Yを求める
のに時間がかかり、回路構成も乗算器を用意しな
ければならないので非常に複雑になる。
デイジタルフイルタの特長の1つは、1つのハ
ードウエアで等価的に複数(R)個のフイルタと
して動作させ得る、いわゆる時分割多重化が可能
な点にある。R個のフイルタとして動作させるた
めには上記乗算と加算をT/Rの時間内に終了し
なければならないが、実際には演算時間が長いの
で多重度Rを大きくできない。また、単体(R=
1)のフイルタとして用いる場合でも、演算時間
が長いためサンプリング周期Tを小さくできない
から扱える周波数を高くできない。
ードウエアで等価的に複数(R)個のフイルタと
して動作させ得る、いわゆる時分割多重化が可能
な点にある。R個のフイルタとして動作させるた
めには上記乗算と加算をT/Rの時間内に終了し
なければならないが、実際には演算時間が長いの
で多重度Rを大きくできない。また、単体(R=
1)のフイルタとして用いる場合でも、演算時間
が長いためサンプリング周期Tを小さくできない
から扱える周波数を高くできない。
このため、2進数の乗算器を用いないで式(3)の
フイルタ出力値を求める方法がいくつか知られて
いて、Peled、A.and、Liu,B.:“A new
hardware realization of digital filters”、
IEEE Trans.Acoust.、Speach & Signal
Process.、ASSP−22、6、p.456(1984)および
アラン・クロワズイエ他のデイジタルフイルタ
(特公昭53−30972号)に述べられている。以下に
それらを説明する。
フイルタ出力値を求める方法がいくつか知られて
いて、Peled、A.and、Liu,B.:“A new
hardware realization of digital filters”、
IEEE Trans.Acoust.、Speach & Signal
Process.、ASSP−22、6、p.456(1984)および
アラン・クロワズイエ他のデイジタルフイルタ
(特公昭53−30972号)に述べられている。以下に
それらを説明する。
まず、第1のもの(IEEE Trans.ASSP−22)
について述べる。式(3)のサンプル値Ziはデイジタ
ル的に扱う場合には2進数で表わされるが、正数
も負数も取り得る(正負両数を取り得る)ので正
負を含む2進数の表現方法いわゆる2の補数コー
ドで表わされる。すなわち、Ziは2の補数コード
サンプル値である。この表現方法を用いてデータ
語長がMビツトで表わされるZiの大きさは次のよ
うになる(説明を簡単にするために、整数だけを
考えることにするが、以下の説明はもちろん小数
にも同様に適用できる)。
について述べる。式(3)のサンプル値Ziはデイジタ
ル的に扱う場合には2進数で表わされるが、正数
も負数も取り得る(正負両数を取り得る)ので正
負を含む2進数の表現方法いわゆる2の補数コー
ドで表わされる。すなわち、Ziは2の補数コード
サンプル値である。この表現方法を用いてデータ
語長がMビツトで表わされるZiの大きさは次のよ
うになる(説明を簡単にするために、整数だけを
考えることにするが、以下の説明はもちろん小数
にも同様に適用できる)。
Zi=−Zi M2M-1+M-1
〓i=0
Zi j2j-1 ………(4)
ただし、Zi jは0または1である。
上記式(4)からZi Mが0のときはZiは正数になり、
Zi Mが1のときはZiは負数になることがわかるの
で、Zi Mは極性を表わすビツトであることがわか
る。
Zi Mが1のときはZiは負数になることがわかるの
で、Zi Mは極性を表わすビツトであることがわか
る。
式(4)を前記式(3)に代入すると
Y=N-1
〓i=0
αi(−Zi M2M-1+M-1
〓j=0
Zi M2j-1)=−2M-1 N-1
〓i=0
αiZi M+M-1
〓j=0
2j-1 N-1
〓i=0
αiZi M ………(5)
となるので、数表出力ψj及び関数ψを
ψj△
=ψ(Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 j)△
=N-1
〓i=0
αiZi j ………(6)
と定義すると、式(5)は
Y=−ψ(Z0 M、Z1 M、…、ZN-1 M)2M-1
+M-1
〓j=1
ψ(Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 j)2j-1
=−ψM2M-1+M-1
〓j=0
ψj2j-1 ………(7)
と表わされる。式(6)の関数ψは、そのN個の変数
Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 jの各々が0か1かによつて2N
通りの値を取り得る。
Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 jの各々が0か1かによつて2N
通りの値を取り得る。
したがつて、式(6)のψjはN個の変数Z0 j、Z1 j、
…、ZN-1 jの組、すなわち、N次元ベクトル(Z0 j、
Z1 j、…、ZN-1 j)をアドレス値として、2N個のψ
の値が貯蔵してある読み出し専用メモリ
(ROM)もしくはランダムアクセスメモリ
(RAM)等の蓄積装置から引出すことができる。
ゆえに、式(7)からこのように引出したψjを順次シ
フトして加算する動作を(M−1)回繰返し、M
回目には引き出したψMをシフトして減算するこ
とによりフイルタ出力Yを求められることがわか
る。この方法による構成を第1図に示す。この第
1図は式(3)においてN=5で、αi=ai(i=0、
1、2)、α3=b1およびα4=b2とし、Zi=xo-i(i
=0、1、2)、Z3=yo-1、Z4=yo-2およびY=
yoとして得られる yo=a0xo+a1xo-1+a2xo-2+b1yo-1+b2yo-2
………(8) なる2次の巡回形デイジタルフイルタの構成を示
す。このとき、関数ψjおよびψは式(6)より ψj=ψ(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j) =a0xo j+a1xo-1 j+a2xo-2 j+b1yo-1 j+b2yo-2 j
………(9) であり、フイルタ出力yoは式(7)より yo=−ψM2M-1+M-1 〓j=1 ψj2j-1 ………(10) である。
…、ZN-1 jの組、すなわち、N次元ベクトル(Z0 j、
Z1 j、…、ZN-1 j)をアドレス値として、2N個のψ
の値が貯蔵してある読み出し専用メモリ
(ROM)もしくはランダムアクセスメモリ
(RAM)等の蓄積装置から引出すことができる。
ゆえに、式(7)からこのように引出したψjを順次シ
フトして加算する動作を(M−1)回繰返し、M
回目には引き出したψMをシフトして減算するこ
とによりフイルタ出力Yを求められることがわか
る。この方法による構成を第1図に示す。この第
1図は式(3)においてN=5で、αi=ai(i=0、
1、2)、α3=b1およびα4=b2とし、Zi=xo-i(i
=0、1、2)、Z3=yo-1、Z4=yo-2およびY=
yoとして得られる yo=a0xo+a1xo-1+a2xo-2+b1yo-1+b2yo-2
………(8) なる2次の巡回形デイジタルフイルタの構成を示
す。このとき、関数ψjおよびψは式(6)より ψj=ψ(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j) =a0xo j+a1xo-1 j+a2xo-2 j+b1yo-1 j+b2yo-2 j
………(9) であり、フイルタ出力yoは式(7)より yo=−ψM2M-1+M-1 〓j=1 ψj2j-1 ………(10) である。
第1図において、SR1〜SR3は直列形のシフ
トレジスタ、PSRは並列入力−直列出力形のシ
フトレジスタ、R1,R2はレジスタ、MEM1
はROMもしくはRAM等の蓄積装置、ADSは減
算可能な加算器、ACC1はADS及びR2からな
り、R2の出力線が下位ビツト方向に1ビツトず
つずらしてADSの一方の入力に結線された、す
なわちR2の下位2ビツト目がADSの下位1ビ
ツト目に結線されている累算器であつて図示のご
とく構成してある。同図においては、サンプル値
xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次直列に
シフトレジスタSR1に与えられる。また同時に
xo-1の各ビツトがやはり最下位ビツトから順次シ
フトレジスタSR1からSR2に移動していき、
SR2からはxo-2の各ビツトが順次出てくる。xo、
xo-1およびxo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装
置MEM1に与えられる。同様にして並列にシフ
トレジスタPSRに貯蔵されたyo-1の各ビツトが順
次シフトレジスタSR3に入つていき、SR3から
はyo-2の各ビツトが順次出てくる。yo-1および
yo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装置MEM1
に与えられる。
トレジスタ、PSRは並列入力−直列出力形のシ
フトレジスタ、R1,R2はレジスタ、MEM1
はROMもしくはRAM等の蓄積装置、ADSは減
算可能な加算器、ACC1はADS及びR2からな
り、R2の出力線が下位ビツト方向に1ビツトず
つずらしてADSの一方の入力に結線された、す
なわちR2の下位2ビツト目がADSの下位1ビ
ツト目に結線されている累算器であつて図示のご
とく構成してある。同図においては、サンプル値
xoの各ビツトは最下位ビツトを先頭に順次直列に
シフトレジスタSR1に与えられる。また同時に
xo-1の各ビツトがやはり最下位ビツトから順次シ
フトレジスタSR1からSR2に移動していき、
SR2からはxo-2の各ビツトが順次出てくる。xo、
xo-1およびxo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装
置MEM1に与えられる。同様にして並列にシフ
トレジスタPSRに貯蔵されたyo-1の各ビツトが順
次シフトレジスタSR3に入つていき、SR3から
はyo-2の各ビツトが順次出てくる。yo-1および
yo-2の各ビツトはそれぞれ順次蓄積装置MEM1
に与えられる。
したがつて、蓄積装置MEM1には5ビツトの
情報xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jが与えられ
る。第1図に示すように蓄積装置MEM1は上記
5ビツトをアドレス値とする32の記憶箇所を有
し、その各々にデータとして式(9)によつて予め計
算されたψの値がBビツトの2の補数コードで貯
蔵されている。したがつて、与えられた5次元ベ
クトル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)により
ψjを引出すことができ、これがレジスタR1に蓄
積される。次にレジスタR1の出力は累算器
ACC1中CC1中の加算器ADSに与えられ、レジ
スタR2に貯蔵されている部分和 Ψj=J-1 〓j=0 ψj2j-1 (加算器ADSの先の出力を1ビツトシフトした
もの)と加算される(この動作はシフト加算と呼
ばれる)。
情報xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jが与えられ
る。第1図に示すように蓄積装置MEM1は上記
5ビツトをアドレス値とする32の記憶箇所を有
し、その各々にデータとして式(9)によつて予め計
算されたψの値がBビツトの2の補数コードで貯
蔵されている。したがつて、与えられた5次元ベ
クトル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)により
ψjを引出すことができ、これがレジスタR1に蓄
積される。次にレジスタR1の出力は累算器
ACC1中CC1中の加算器ADSに与えられ、レジ
スタR2に貯蔵されている部分和 Ψj=J-1 〓j=0 ψj2j-1 (加算器ADSの先の出力を1ビツトシフトした
もの)と加算される(この動作はシフト加算と呼
ばれる)。
つぎに、蓄積装置MEM1には新しいベクトル
(xo j+1、xo-1 j+1、xo-2 j+1、yo-1 j+1、yo-2 j+1)が与
えられ、これに対応したψj+1が引出される。
(xo j+1、xo-1 j+1、xo-2 j+1、yo-1 j+1、yo-2 j+1)が与
えられ、これに対応したψj+1が引出される。
これが再びレジスタR1を通して加算器ADS
で、レジスタR2に貯蔵されている部分和 M-1 〓j=1 ψj2j-1 とシフト加算される。このような動作を(M−
1)回繰返し、M回目には(M−1)回シフト加
算されて得られた部分和M-1 〓j=0 ψj2j-1を1ビツトシフ
トしたものから、ベクトル(xo M、xo-1 M、xo-2 M、
yo-1 M、yo-2 M)により蓄積装置MEM1から引出
されたψMをレジスタR1を通して加算器ADSで
減算すれば、式(10)のYoが求められる。
で、レジスタR2に貯蔵されている部分和 M-1 〓j=1 ψj2j-1 とシフト加算される。このような動作を(M−
1)回繰返し、M回目には(M−1)回シフト加
算されて得られた部分和M-1 〓j=0 ψj2j-1を1ビツトシフ
トしたものから、ベクトル(xo M、xo-1 M、xo-2 M、
yo-1 M、yo-2 M)により蓄積装置MEM1から引出
されたψMをレジスタR1を通して加算器ADSで
減算すれば、式(10)のYoが求められる。
この例は上述の2進数の乗算器を用いる方法よ
りも回路構成が簡単になり、演算時間も速くなつ
ているが、加算器が減算も可能でなければならな
いので、まだ回路構成および制御が複雑であると
いう欠点がある。
りも回路構成が簡単になり、演算時間も速くなつ
ているが、加算器が減算も可能でなければならな
いので、まだ回路構成および制御が複雑であると
いう欠点がある。
このため、第2の従来例(特公昭53−30972号)
として加算のみにより、フイルタ出力を求める方
法について述べる。
として加算のみにより、フイルタ出力を求める方
法について述べる。
サンプル値Ziを
Zi=M
〓j=1
Zj i2j-1 ………(11)
なる形式をなす2進数で表わす。ただし、Zi jは
0または1である。式(11)を式(3)に代入すると Y=N-1 〓i=0 αiM 〓j=1 Zi j2j-1 =M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j ………(12) となるので、関数ψjおよびψを式(6)で定義すると
式(12)は Y=M 〓j=1 ψ(Z0 j、Z1 j、…、Zo-1 j)2j-1 =M 〓j=1 ψj2j-1 ………(13) と表わされ、加算のみで減算を含んでいない。し
たがつて、式(13)はψjを順次M回シフト加算する
ことによりフイルタ出力Yが得られることを示し
ている。
0または1である。式(11)を式(3)に代入すると Y=N-1 〓i=0 αiM 〓j=1 Zi j2j-1 =M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j ………(12) となるので、関数ψjおよびψを式(6)で定義すると
式(12)は Y=M 〓j=1 ψ(Z0 j、Z1 j、…、Zo-1 j)2j-1 =M 〓j=1 ψj2j-1 ………(13) と表わされ、加算のみで減算を含んでいない。し
たがつて、式(13)はψjを順次M回シフト加算する
ことによりフイルタ出力Yが得られることを示し
ている。
この例は加算器に減算を含める必要がないので
回路構成および制御も簡単になる。しかし、この
例がフイルタとして動作するためには、 () 式(11)から明らかなようにZiは非負(正また
は零であること(使用できる信号に制限が課せ
られている) () 非巡回形フイルタの場合にはZiは入力サン
プル値のみであるから入力サンプル値が非負で
あればよいが、巡回形の場合にはZiは入力サン
プル値ばかりでなく出力サンプル値も含むから
Ziが非負であると同時にYが非負でなければな
らないこと、すなわちインパルス応答が非負に
なるようなαiが必要であること 等に限られ、他の場合はフイルタ動作が不可能で
ある。したがつて、この例は極く限定された場合
しか通用できない。また実用的なフイルタとして
望まれる要件はデイジタル信号(サンプル値)も
アナログ信号と同様に正負両数を取り得る(正負
両符号)信号である。非負信号のみをフイルタリ
ングするとフイルタ出力のオーバーフローも大き
くなる。
回路構成および制御も簡単になる。しかし、この
例がフイルタとして動作するためには、 () 式(11)から明らかなようにZiは非負(正また
は零であること(使用できる信号に制限が課せ
られている) () 非巡回形フイルタの場合にはZiは入力サン
プル値のみであるから入力サンプル値が非負で
あればよいが、巡回形の場合にはZiは入力サン
プル値ばかりでなく出力サンプル値も含むから
Ziが非負であると同時にYが非負でなければな
らないこと、すなわちインパルス応答が非負に
なるようなαiが必要であること 等に限られ、他の場合はフイルタ動作が不可能で
ある。したがつて、この例は極く限定された場合
しか通用できない。また実用的なフイルタとして
望まれる要件はデイジタル信号(サンプル値)も
アナログ信号と同様に正負両数を取り得る(正負
両符号)信号である。非負信号のみをフイルタリ
ングするとフイルタ出力のオーバーフローも大き
くなる。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を改良
し、正負両符号の信号に対して使用可能であり、
かつ加算のみの演算によるデイジタルフイルタを
提供することにある。
し、正負両符号の信号に対して使用可能であり、
かつ加算のみの演算によるデイジタルフイルタを
提供することにある。
本発明の最も基本的な特徴は、式(5)の第2式の
右辺における減算を表わす第1項が変数Z0 M、
Z1 M、ZN-1 Mの関数になつていることに着目し、第
1項を定数に変換して、その定数を蓄積装置に貯
蔵して引出すことによりフイルタ出力を加算のみ
の演算で求めるようにしたものである。
右辺における減算を表わす第1項が変数Z0 M、
Z1 M、ZN-1 Mの関数になつていることに着目し、第
1項を定数に変換して、その定数を蓄積装置に貯
蔵して引出すことによりフイルタ出力を加算のみ
の演算で求めるようにしたものである。
以下に本発明について詳細に説明する。
サンプル値Ziは正負両符号信号であるから前述
の2の補数コードで表わすと式(4)より Zi=−Zi M2M-1+M-1 〓j=1 Zi j2j-1 ……(4) である。前述のように式(4)を式(3)に代入すると式
(5)が導かれる。
の2の補数コードで表わすと式(4)より Zi=−Zi M2M-1+M-1 〓j=1 Zi j2j-1 ……(4) である。前述のように式(4)を式(3)に代入すると式
(5)が導かれる。
Y=−2M-1 N-1
〓i=0
αiZi M+M-1
〓j=1
2j-1 N-1
〓i=0
αiZi j ………(5)
ところで、留意すべきことは、
Zi M+i M=1 ………(14)
が恒等的に成り立つことである。
ただし、i MはZi Mの否定を表わす。
すなわち、Zi M=0のとき、i M=1であり、Zi M
=1のとき、i M=0である。
=1のとき、i M=0である。
式(14)より、Zi M=1−i Mであるから、式(5)
に代入すると Y=−2M-1 N-1 〓i=0 αi(1−i M)+M-1 〓j=0 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j =−2M-1 N-1 〓i=0 αi+M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j ………(15) となる。
に代入すると Y=−2M-1 N-1 〓i=0 αi(1−i M)+M-1 〓j=0 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j =−2M-1 N-1 〓i=0 αi+M 〓j=1 2j-1 N-1 〓i=0 αiZi j ………(15) となる。
ただし、Zi M△
=i M ………(16)
と定義する。
式(16)は2の補数コードを表わされたZiの極
性ビツトを反転したものを改めてZi Mと見なすこ
とを示している。したがつて、関数ψjを式(6)で定
義し、ψM+1を ψM+1=A△ =−(1/2)N-1 〓i=0 αi(定数) ……(17) と定義すると式(15)は Y=ψM+12M+M 〓j=1 ψj2j-1=M+1 〓j=1 ψj2j-1 ……(18) となり、さらに式(18)は Y=〔ψM+1+〔ψM+…+〔ψj+…+{ψ3 +(ψ2+ψ12-1)2-1}2-1…〕2-1…〕2-1…〕
2-1〕2M ………(19) とも表わされる。ここで部分和Ψjを Ψj△ =ψj+〔ψj-1+…+{ψ3+(ψ2 +ψ12-1)2-1}2-1……〕2-1 ………(20) と定義すると Ψj=ψj+Ψj-12-1 ………(21) が成り立つ。ただし、Ψ0△ =0とする。
性ビツトを反転したものを改めてZi Mと見なすこ
とを示している。したがつて、関数ψjを式(6)で定
義し、ψM+1を ψM+1=A△ =−(1/2)N-1 〓i=0 αi(定数) ……(17) と定義すると式(15)は Y=ψM+12M+M 〓j=1 ψj2j-1=M+1 〓j=1 ψj2j-1 ……(18) となり、さらに式(18)は Y=〔ψM+1+〔ψM+…+〔ψj+…+{ψ3 +(ψ2+ψ12-1)2-1}2-1…〕2-1…〕2-1…〕
2-1〕2M ………(19) とも表わされる。ここで部分和Ψjを Ψj△ =ψj+〔ψj-1+…+{ψ3+(ψ2 +ψ12-1)2-1}2-1……〕2-1 ………(20) と定義すると Ψj=ψj+Ψj-12-1 ………(21) が成り立つ。ただし、Ψ0△ =0とする。
式(20)より式(19)は
Y=ΨM+12M ………(22)
と表わされる。
本発明は、式(16)、(17)、(18)または式
(16)、(17)、(21)、(22)の演算原理を基礎にお
き、つぎのような構成をその要旨とする。すなわ
ち、Mビツトの2の補数コードサンプル値Ziの極
性ビツトが反転されたサンプル値 Zi′=Zi MZi M-1…Zi 2Zi 1をN固用意してN次元ベ
クトル(Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 j)を発生する。ψお
よび定数Aの値が貯蔵してある蓄積装置を備え、
この蓄積装置からN次元ベクトル(Z0 j、Z1 j、
…、NN-1 j)をアドレス値としてψjを引出してシ
フト加算器(累算器)に加える。
(16)、(17)、(21)、(22)の演算原理を基礎にお
き、つぎのような構成をその要旨とする。すなわ
ち、Mビツトの2の補数コードサンプル値Ziの極
性ビツトが反転されたサンプル値 Zi′=Zi MZi M-1…Zi 2Zi 1をN固用意してN次元ベ
クトル(Z0 j、Z1 j、…、ZN-1 j)を発生する。ψお
よび定数Aの値が貯蔵してある蓄積装置を備え、
この蓄積装置からN次元ベクトル(Z0 j、Z1 j、
…、NN-1 j)をアドレス値としてψjを引出してシ
フト加算器(累算器)に加える。
この動作をM回繰返した後、(M+1)回目に
は蓄積装置から定数Aを引出して累算器に加え
る。こうして、式(18)または式(22)によるフ
イルタ出力Yが得られる。すなわち加算のみの演
算によつてもとの正負両符号のサンプル値Ziに対
するフイルタ出力値Yが求まる。
は蓄積装置から定数Aを引出して累算器に加え
る。こうして、式(18)または式(22)によるフ
イルタ出力Yが得られる。すなわち加算のみの演
算によつてもとの正負両符号のサンプル値Ziに対
するフイルタ出力値Yが求まる。
つぎに、図面に示した実施例について本発明を
具体的に説明する。なお、第2図および第3図の
実施例はいずれも簡単のためにまた対比のために
前記第1図の場合と同様に式(8)で示される2次の
巡回形デイジタルフイルタについて構成したもの
である。したがつて、ψjは式(9)で表わされ、また
式(17)は ψM+1=A=−(1/2)(a0+a1+a2+b1+b2)
………(23) となり、式(18)と式(22)は等価であるので動
作説明の便宜上式(22)を用いるとフイルタ出力
yoは yo=ΨM+12M ………(24) となる。
具体的に説明する。なお、第2図および第3図の
実施例はいずれも簡単のためにまた対比のために
前記第1図の場合と同様に式(8)で示される2次の
巡回形デイジタルフイルタについて構成したもの
である。したがつて、ψjは式(9)で表わされ、また
式(17)は ψM+1=A=−(1/2)(a0+a1+a2+b1+b2)
………(23) となり、式(18)と式(22)は等価であるので動
作説明の便宜上式(22)を用いるとフイルタ出力
yoは yo=ΨM+12M ………(24) となる。
第1実施例について、第2図によつて説明す
る。
る。
第2図において、EOR1,EOR2は排他的論
理和、SR1〜SR3は直列形のシフトレジスタ、
PSRは並列入力−直列出力形のシフトレジスタ、
NOTは否定、AND1〜AND5は論理積、
MEM2はROMもしくはRAM等の蓄積装置、R
1,R2はレジスタ、ADは加算器、ACC2は
ADおよびR2からなり、ACC1と同様にR2の
出力を下位ビツト方向に1ビツトシフトしてAD
に結線された累算器であつて図示のごとく構成し
てある。第2図においては、サンプル値xoの各ビ
ツトは最下位ビツトを先頭に順次直列にEOR1
に印加され、極性ビツトの通過時間のみ信号HM
をハイレベルにすることにより極性ビツトを反転
して、xoの極性ビツトを反転したサンプル値xo′
としてシフトレジスタSR1に与えられる。また
同時に1サンプル時間遅延された入力サンプル値
はxo-1′の各ビツトが順次シフトレジスタSR1か
らSR2に移動していき、SR2からは2サンプル
時間遅延された入力サンプル値xo-2′の各ビツト
が順次出てくる。xo′、xo-1′およびxo-2′の各ビ
ツトはそれぞれ順次論理積AND1〜AND3を通
して蓄積装置MEM2に与えられる。同様にして
並列にシフトレジスタPSRに貯蔵された1サン
プル時間遅延された出力サンプル値yo-1の各ビツ
トが順次直列に前記と同様の極性ビツトを反転す
るための排他的論理和EOR2を通つてyo-1の極
性ビツトを反転したサンプル値yo-1′としてシフ
トレジスタSR3へ移動していき、SR3からは2
サンプル時間遅延された出力サンプル値yo-2′の
各ビツトが順次出てくる。yo-1′およびyo-2′の各
ビツトはそれぞれ順次論理積AND4およびAND
5を通して蓄積装置MEM2に与えられる。さら
に信号HM+1が蓄積装置MEM2に与えられ、した
がつて蓄積装置MEM2は6ビツトの情報が与え
られる。蓄積装置MEM2は、第2図に示される
ように6次元ベクトル(1、0、0、0、0、
0、)に対応する32番地に式(32)で表わされる
定数Aの値を8ビツトの2の補数コードで貯蔵
し、他の0番地から31番地の32の記憶個所は蓄積
装置MEM1と同じ内容を貯蔵している。したが
つて、与えられたローレベル信号HM+1および5
ビツトの情報xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jを各
成分とする6次元ベクトル(0、xo j、xo-1 j、
xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)をアドレス値として蓄積装
置MEM2からψjを引出し、レジスタR1に蓄積
する。次にレジスタR1の出力は累算器ACC2
中の加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵
されている部分和Ψj-1とシフト加算される。
理和、SR1〜SR3は直列形のシフトレジスタ、
PSRは並列入力−直列出力形のシフトレジスタ、
NOTは否定、AND1〜AND5は論理積、
MEM2はROMもしくはRAM等の蓄積装置、R
1,R2はレジスタ、ADは加算器、ACC2は
ADおよびR2からなり、ACC1と同様にR2の
出力を下位ビツト方向に1ビツトシフトしてAD
に結線された累算器であつて図示のごとく構成し
てある。第2図においては、サンプル値xoの各ビ
ツトは最下位ビツトを先頭に順次直列にEOR1
に印加され、極性ビツトの通過時間のみ信号HM
をハイレベルにすることにより極性ビツトを反転
して、xoの極性ビツトを反転したサンプル値xo′
としてシフトレジスタSR1に与えられる。また
同時に1サンプル時間遅延された入力サンプル値
はxo-1′の各ビツトが順次シフトレジスタSR1か
らSR2に移動していき、SR2からは2サンプル
時間遅延された入力サンプル値xo-2′の各ビツト
が順次出てくる。xo′、xo-1′およびxo-2′の各ビ
ツトはそれぞれ順次論理積AND1〜AND3を通
して蓄積装置MEM2に与えられる。同様にして
並列にシフトレジスタPSRに貯蔵された1サン
プル時間遅延された出力サンプル値yo-1の各ビツ
トが順次直列に前記と同様の極性ビツトを反転す
るための排他的論理和EOR2を通つてyo-1の極
性ビツトを反転したサンプル値yo-1′としてシフ
トレジスタSR3へ移動していき、SR3からは2
サンプル時間遅延された出力サンプル値yo-2′の
各ビツトが順次出てくる。yo-1′およびyo-2′の各
ビツトはそれぞれ順次論理積AND4およびAND
5を通して蓄積装置MEM2に与えられる。さら
に信号HM+1が蓄積装置MEM2に与えられ、した
がつて蓄積装置MEM2は6ビツトの情報が与え
られる。蓄積装置MEM2は、第2図に示される
ように6次元ベクトル(1、0、0、0、0、
0、)に対応する32番地に式(32)で表わされる
定数Aの値を8ビツトの2の補数コードで貯蔵
し、他の0番地から31番地の32の記憶個所は蓄積
装置MEM1と同じ内容を貯蔵している。したが
つて、与えられたローレベル信号HM+1および5
ビツトの情報xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jを各
成分とする6次元ベクトル(0、xo j、xo-1 j、
xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)をアドレス値として蓄積装
置MEM2からψjを引出し、レジスタR1に蓄積
する。次にレジスタR1の出力は累算器ACC2
中の加算器ADに与えられ、レジスタR2に貯蔵
されている部分和Ψj-1とシフト加算される。
このような動作を(M−1)回繰返し、M回目
にはローレベル信号HM+1、および信号HMがハイ
レベルのもとにEOR1とEOR2により反転され
た極性ビツトを各成分とするベクトル(0、xo j、
xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)について上記動作を
行ない、(M+1)回目には信号HM+1をハイレベ
ルにして、そのハイレベル信号、および否定
NOTから生じたローレベル信号により論理積
AND1〜AND5からそれぞれ出力されるローレ
ベル信号を各成分とするベクトル(1、0、0、
0、0、0)を発生させる。そのベクトルをアド
レス値として蓄積装置MEM2から定数Aを引出
し、レジスタR1に蓄積する。次にレジスタR1
の出力が加算器ADに与えられ、レジスタR2に
貯蔵されている部分ΨMとシフト加算され、式
(24)のフイルタ出力yoが求められる。また、所
定のアドレス値としてベクトル(1、0、0、
0、0、0)以外のベクトルを取る構成も可能で
ある。
にはローレベル信号HM+1、および信号HMがハイ
レベルのもとにEOR1とEOR2により反転され
た極性ビツトを各成分とするベクトル(0、xo j、
xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)について上記動作を
行ない、(M+1)回目には信号HM+1をハイレベ
ルにして、そのハイレベル信号、および否定
NOTから生じたローレベル信号により論理積
AND1〜AND5からそれぞれ出力されるローレ
ベル信号を各成分とするベクトル(1、0、0、
0、0、0)を発生させる。そのベクトルをアド
レス値として蓄積装置MEM2から定数Aを引出
し、レジスタR1に蓄積する。次にレジスタR1
の出力が加算器ADに与えられ、レジスタR2に
貯蔵されている部分ΨMとシフト加算され、式
(24)のフイルタ出力yoが求められる。また、所
定のアドレス値としてベクトル(1、0、0、
0、0、0)以外のベクトルを取る構成も可能で
ある。
つぎに、第2実施例について、第3図によつて
説明する。
説明する。
第3図は第2図と似ているが、相異しているの
は、否定NOTおよび論理積AND1〜AND5が
除去され、第2図の蓄積装置MEM2の代りに蓄
積装置MEM1とMEM3およびマルチプレクサ
等の信号切換装置MPXが設けられている点であ
る。
は、否定NOTおよび論理積AND1〜AND5が
除去され、第2図の蓄積装置MEM2の代りに蓄
積装置MEM1とMEM3およびマルチプレクサ
等の信号切換装置MPXが設けられている点であ
る。
第3図の動作については第2図の場合と異なる
点についてのみ説明を加える。第3図において、
蓄積装置MEM1は第1図のそれと同じ内容を貯
蔵しており、レジスタ等の蓄積装置MEM3は定
数ψM+1の値をBビツトの2の補数コードで貯蔵
している。したがつて、与えられた5次元ベクト
ル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)とアドレス
値として蓄積装置MEM1からψjを引出し、信号
切換装置MPXを通してレジスタR1に蓄積する。
つぎにレジスタR1の出力は加算器ADに与えら
れ、レジスタR2に貯蔵されている加算器ADの
先の出力Ψj-1とシフト加算される。
点についてのみ説明を加える。第3図において、
蓄積装置MEM1は第1図のそれと同じ内容を貯
蔵しており、レジスタ等の蓄積装置MEM3は定
数ψM+1の値をBビツトの2の補数コードで貯蔵
している。したがつて、与えられた5次元ベクト
ル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)とアドレス
値として蓄積装置MEM1からψjを引出し、信号
切換装置MPXを通してレジスタR1に蓄積する。
つぎにレジスタR1の出力は加算器ADに与えら
れ、レジスタR2に貯蔵されている加算器ADの
先の出力Ψj-1とシフト加算される。
このような動作を(M−1)回繰返しM回目に
は信号HMがハイレベルのもとにEOR1及びEOR
2により反転された極性ビツトを成分とするベク
トル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)について
上記動作を行なう。そのようにして、(M+1)
回目には信号HM+1を発生させ、その信号により
蓄積装置MEM3からψM+1を信号切換装置MPX
を通して引出し、レジスタR1に蓄積する。次に
レジスタR1の出力が加算装置ADに与えられ、
レジスタR2に貯蔵されている加算器ADの先の
出力ΨMとシフト加算され、式(24)のフイルタ
出力値yoが求められる。また、レジスタR1は信
号切換装置MPXの入力側に挿入してもよい。
は信号HMがハイレベルのもとにEOR1及びEOR
2により反転された極性ビツトを成分とするベク
トル(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)について
上記動作を行なう。そのようにして、(M+1)
回目には信号HM+1を発生させ、その信号により
蓄積装置MEM3からψM+1を信号切換装置MPX
を通して引出し、レジスタR1に蓄積する。次に
レジスタR1の出力が加算装置ADに与えられ、
レジスタR2に貯蔵されている加算器ADの先の
出力ΨMとシフト加算され、式(24)のフイルタ
出力値yoが求められる。また、レジスタR1は信
号切換装置MPXの入力側に挿入してもよい。
第1実施例及び第2実施例において、零ベクト
ルに対するψjが零であるから零ベクトルに対して
は、加算を行なわないように構成することもで
き、この場合にはフイルタ出力値yoを求めるため
の演算時間が短縮できる。
ルに対するψjが零であるから零ベクトルに対して
は、加算を行なわないように構成することもで
き、この場合にはフイルタ出力値yoを求めるため
の演算時間が短縮できる。
また、累算器ACC2中のレジスタR2を並列
入力−並列出力形のシフトレジスタに置き換える
構成もレジスタR1を省略する構成もできる。
入力−並列出力形のシフトレジスタに置き換える
構成もレジスタR1を省略する構成もできる。
第1実施例において、アドレス値は6次元ベク
トル(0、xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)で定
められ、第2実施例においては5次元ベクトル
(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)で定められて
いたがアドレス値は一般的に5ビツトの情報xo j、
xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jの関数(xo j、xo-1 j、
xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)により定まるアドレス値)
として定めることもできる。
トル(0、xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)で定
められ、第2実施例においては5次元ベクトル
(xo j、xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)で定められて
いたがアドレス値は一般的に5ビツトの情報xo j、
xo-1 j、xo-2 j、yo-1 j、yo-2 jの関数(xo j、xo-1 j、
xo-2 j、yo-1 j、yo-2 j)により定まるアドレス値)
として定めることもできる。
第1図は減算可能な加算器を用いた従来のデイ
ジタルフイルタの構成を示す図、第2図は第1図
の従来例と対比できる構成を有する本発明の一実
施例を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示
す図である。 ADSは減算可能な加算器、ADは加算器、
MEM1〜MEM3は蓄積装置、SR1〜SR3は
直列形のシフトレジスタ、PSRは並列入力−直
列出力形のシフトレジスタ、R1,R2はレジス
タ、EOR1,EOR2は排他的論理和、AND1〜
AND5は論理積、MPXは信号切換装置、ACC
1,ACC2は累算器をそれぞれ示す。
ジタルフイルタの構成を示す図、第2図は第1図
の従来例と対比できる構成を有する本発明の一実
施例を示す図、第3図は本発明の他の実施例を示
す図である。 ADSは減算可能な加算器、ADは加算器、
MEM1〜MEM3は蓄積装置、SR1〜SR3は
直列形のシフトレジスタ、PSRは並列入力−直
列出力形のシフトレジスタ、R1,R2はレジス
タ、EOR1,EOR2は排他的論理和、AND1〜
AND5は論理積、MPXは信号切換装置、ACC
1,ACC2は累算器をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 相継いで到来するN個の正負を含むMビツト
2進コードサンプル値Ziをフイルタし、 Y=N-1 〓i=0 αiZi (ただし、Zi=−Zi M2M-1+N-1 〓j=1 Zi j2j-1) なる関数によつて表わされるフイルタ出力Yを出
力するデイジタルフイルタにおいて、 該2進コードサンプル値を受領し、極性を示す
ビツトのみを選択的に反転する極性反転手段と; N個の極性反転された2進コードサンプル値の
各ビツトに対応するNビツト情報を順次出力する
ベクトル発生手段と;所定アドレスには定数値A
を、それ以外のアドレスには係数αiと該Nビツト
情報で定まる関数ψとを蓄積する蓄積装置と;該
蓄積装置の出力ψjを受領し、 Ψj=ψj+Ψj-12-1 なる計算を行う累算装置と;該Nビツト情報を受
領し、1≦j≦MのM回においては、該Nビツト
情報に対応する関数ψを格納したアドレスを発生
し、M+1回目には該所定アドレスを発生するア
ドレス発生手段とを備えたことを特徴とするデイ
ジタルフイルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7649380A JPS573413A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Digital filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7649380A JPS573413A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Digital filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS573413A JPS573413A (en) | 1982-01-08 |
| JPS6351412B2 true JPS6351412B2 (ja) | 1988-10-13 |
Family
ID=13606739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7649380A Granted JPS573413A (en) | 1980-06-06 | 1980-06-06 | Digital filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS573413A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52155034A (en) * | 1976-06-18 | 1977-12-23 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Digital filter |
| JPS5317242A (en) * | 1976-08-02 | 1978-02-17 | Rokuya Ishii | Digital filter device |
| JPS5330972A (en) * | 1976-09-03 | 1978-03-23 | Mitsubishi Motors Corp | Method of fabricating complex layer structural bodies |
-
1980
- 1980-06-06 JP JP7649380A patent/JPS573413A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS573413A (en) | 1982-01-08 |
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